Nykyaikaisessa mikroelektroniikassa ja tarkkuusvalmistuksessa piikiekkoja ja timanttipohjaisia kuparilevyjä käytetään laajasti niiden ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Piilekiekkoilla, jotka ovat puolijohdelaitteiden perusmateriaalia, on hyvä sähkönjohtavuus ja lämmönvakaus; kun taas timanttikupari-verhottujen laminaatit yhdistävät timantin korkean kovuuden hyvään sähkönjohtavuuteen ja kuparin lämmönjohtavuuteen, ja niitä käytetään laajasti korkean suorituskyvyn jäähdytyselementeissä ja elektronisissa paketeissa. Näiden materiaalien korkea kovuus ja tiukat työstötarkkuuden vaatimukset tekevät kuitenkin perinteisistä koneistusmenetelmistä monia haasteita. Tässä artikkelissa keskustelemme näiden kahden materiaalin ominaisuuksista ja niiden perinteisten koneistusmenetelmien rajoituksista ja esittelemme, kuinka laserprosessointitekniikka räätälöityjen kovan materiaalilaserleikkauslaitteiden avulla yhdistettynä koaksiaalisiin puhallusjärjestelmiin voi voittaa nämä haasteet.
Aineelliset ominaisuudet ja perinteiset käsittelyvaikeudet
Piihiekkoilla: Eri paksuuksien eri paksuudet ovat erilaisia ominaisuuksia prosessoinnin aikana. Ohut piihiekot ovat hauraita ja muodonmuutos helposti, kun taas paksut pii -kiekot ovat kovempia ja niillä on korkeammat vaatimukset pinnan tasaisuudelle.
Kuva 1 Piilakenteiden laserprosessointi ja pintamorfologia
Diamond-kupari-verhottu kiekko: Timanttihiukkasten ja kuparimatriisin komposiitti yhdistäen timantin korkean kovuuden ja kuparin hyvän sähkö- ja lämmönjohtavuuden. Sen erittäin korkea kovuus ja monimutkainen rakenne vaikeuttavat korkealaatuisen leikkauksen ja poraamisen toteuttamista perinteisillä käsittelymenetelmillä.
Kuva 2 Näyte timanttiverhoiltua kuparilevyä
Perinteisillä prosessointimenetelmillä, kuten mekaanisella leikkauksella ja porauksella, on seuraavat ongelmat:
1. Reunavaurio: Mekaaninen jännitys johtaa reunan rikkoutumiseen, mikä vaikuttaa seuraavaan prosessiin.
2. Matala prosessointi: Massatuotannon tarpeiden tyydyttäminen on vaikeaa.
3. Huono sopeutumiskyky: Huonot prosessointitulokset ultra-ohuille tai monimutkaisille muototuotteille.
Laserprosessoinnin edut
Laserprosessointitekniikka, jolla ei ole kontaktitoimintaa, korkean tarkkailun paikannusominaisuuksia ja joustavuutta pii kiekkojen ja timanttikupariverhoituneen arkin käsittelemiseen, tarjoaa uuden ratkaisun:
1. Korkea tarkkuus: Ohjaamalla tarkasti lasersäteen energianjakaumaa, se voi toteuttaa mikronin tai jopa nanometrin tason hienosäätöön.
2. Vähentynyt materiaalivaurio: Laserprosessointi vähentää merkittävästi vaikutusta ympäröiviin materiaaleihin ja suojaa rakenteellista eheyttä.
3. Lisää tuottavuutta: Erittäin automatisoidut laserjärjestelmät tukevat jatkuvia toimintatapoja, vähentäen dramaattisesti prosessisyklejä.
4. Parannettu sopeutumiskyky: Olipa ohuille tai paksuille piikiekoille tai monimutkaisille timanttiverhoiltuille kuparilevyille, laser voi joustavasti säätää parametrejaan laajan valikoiman prosessointitarpeisiin.
Lisäksi räätälöityjen laserleikkauslaitteiden käyttö koville materiaaleille yhdessä koaksiaalisen ilmanpuhallusjärjestelmän kanssa voi varmistaa prosessin laadun samalla kun parantaa edelleen tehokkuutta. Koaksiaalinen ilmapuhallus ei vain auta jäähdyttämään vaikutusaluetta, vaan myös tehokkaasti poistavat syntyneet roskat pitäen prosessointiympäristön puhtaana ja varmistaen tasaisemman prosessin.
Kuva 3 neliöleikkaus ja leikkauspinta piikiekosta
Kuva 4 Pyöreä kiekkojen leikkaus ja neliöryhmän leikkaus
Kuva 5 Timanttipohjaisen kuparikivan leikkuupääpinnan topografia
Yhteenvetona voidaan todeta, että piikiekkojen ja timanttikupariverhojen, kuten korkean kovuuden materiaalien, laserprosessointitekniikan käyttö edistyneiden apulaitteiden kanssa ei vain ratkaise perinteisessä menetelmässä olemassa olevia ongelmia, vaan myös parantaa tuotannon tehokkuutta huomattavasti tuotteen laadun varmistamisessa. Jatkuvan tekniikan edistymisen ja paranemisen myötä laserprosessoinnilla on tärkeä rooli useammilla aloilla edistäen mikroelektroniikan ja tarkkuuden valmistustekniikan kehitystä.
